Universidade Federal do Pará

Instituto de Tecnologia - ITEC

Faculdade de Engenharia Mecânica

Metalografia e Tratamento Térmico

Professor: José Maria do Vale Quaresma

Energia de Falha de Empilhamento.

Aluno:

Fabio Douro de Souza – 03021009601

Março-2012

- Falhas de Empilhamento.

As falhas de empilhamento é um tipo de defeito da estrutura cristalina, bastante

comum nos materiais Cúbico de Faces Centradas (CFC) e ocorrem quando, em uma

pequena região do material, há uma falha na sequência regular de empilhamento dos

planos compactos. Nos metais CFC a sequência de empilhamento é “... ABCABCABC...”

e nos metais HC a sequência regular é “ ...ABABAB...”

Essas falhas nas sequências regulares podem ser localmente alteradas por

deformação plástica e aglomerados de defeitos puntiformes criados por irradiação do

material por partículas pesadas de alta energia ou têmpera, dando origem aos defeitos de

empilhamento, metais CFC “... ABCABABC...” e metais HC “ ...ABABBAB...”

Figura 1.1 – Empilhamento dos planos compactos na estrutura CFC.

(apostila do Profº. Jorge Teófilo).

- Energia de Falha de Empilhamento.

A Energia de Falha de empilhamento é o fator que controla os processos

termicamente ativados de escorregamento cruzado e consequentemente a resistência a

deformação, influenciando de forma marcante nas características mecânicas dos

materiais metálicos.

Metais com baixa energia de falha de empilhamento geralmente desenvolvem

grandes e numerosas falhas de empilhamento no encruamento e têm características

mecânicas diferentes dos metais com alta energia de falha de empilhamento.

Algumas conseqüências são associadas à energia de falha de empilhamento,

como por exemplo, uma energia de empilhamento muito baixa apresenta maior

quantidade de discordâncias, maior energia armazenada de deformação, recristalização

mais fácil, maior resistência a fluência, maior suscetibilidade à corrosão sob tensão, entre

outras.

As direções dos vetores de Burgers das discordâncias parciais não são

perpendiculares, existe entre eles uma força de repulsão à qual se contrapõe uma força

de atração devida à energia de falha de empilhamento. O Equilíbrio entre estas duas

forças determina a largura da faixa defeituosa.

Portanto no equilíbrio, a força de repulsão se iguala à energia de falha de

empilhamento, onde a equação pode ser expressa:

� � � � ������� · �� 2��� �� ��� � �� �� �� � Onde: � é a força de repulsão entre as parciais; � é a energia de falha de empilhamento;

���� é o módulo de cisalhamento no plano (111) que contém a falha, cujo valor é 1 3�

(� ! ��� " � , onde �#$ são os coeficientes de rigidez elástica;

��� · �� é o produto escalar dos vetores de Burgers das discordâncias parciais; � é a largura da falha de empilhamento, ou seja, a distância entre as discordâncias

parciais; �, sendo � " 1 para uma discordância em espiral e � � 1 " % para uma discodância em

cunha (% é a razão de Poisson)

Tabela 1.1 – Energia de falha de empilhamento para alguns materiais

Material Estrutura Energia de falha de

empilhamento (mJ/m²)

Tungstênio CCC 1860

Molibdênio CCC 1450

Tântalo CCC 942

Nióbio CCC 537

Níquel CFC 220

Alumínio CFC 163

Cobre CFC 62

Ouro CFC 50

Prata CFC 22

Aço AISI 304L CFC 19

Latão (30%Zn) CFC 12

Zinco HC 140

Magnésio HC 125

Cádmio HC 175

Fonte: Padilha (2000)

Bibliografia

CALLISTER JR., William D. Ciência e engenharia de materiais: uma introdução. 5.ed. Rio de Janeiro: LTC, 2002.

VAN VLACK, L.H. Princípios de ciência dos materiais. 3.d. São Paulo: Edgard Blücher, 1977. PADILHA, Angelo F. Materiais de engenharia: microestrutura e propriedades. Curitiba: Hemus, 2000.